Введение к работе
Актуальность темы исследования. Предприятия коммунального хозяйства и сферы услуг призваны удовлетворять самые разнообразные потребности населения. Для их успешного функционирования они должны быть оснащены современным технологическим оборудованием, в том числе транспортирующими машинами и устройствами.
Шнековые (винтовые) конвейеры применяются для транспортирования пылевидных, порошкообразных, мелкокусковых насыпных и других грузов. По виду трассы эти конвейеры могут быть горизонтальными, наклонными и вертикальными. Возможно сочетание вертикального и горизонтального конвейеров, наклонного и горизонтального конвейеров и др.
Простота конструкции и сравнительно невысокая стоимость, малая трудоемкость работ по их изготовлению, возможность транспортирования грузов без потерь и без загрязнения окружающей среды, обеспечение безопасных условий труда – все это обусловило широкое применение шнековых конвейеров во многих отраслях промышленности, в сельском хозяйстве, на предприятиях сферы услуг и коммунального хозяйства.
Основными недостатками шнековых конвейеров являются сравнительно низкая производительность и высокая энергоемкость транспортирования. В первую очередь эти недостатки относятся к вертикальным шнековым конвейерам.
Анализ литературных источников показал, что практически отсутствуют публикации по изучению влияния конструкции кожуха вертикального шнекового конвейера на процесс транспортирования материала, тогда как у горизонтальных шнековых конвейеров именно модификация кожуха (желоба) посредством оребрения его внутренней поверхности позволяет оптимизировать параметры и режимы работы таких конвейеров. В связи с этим, исследование влияния конструкции кожуха на работу вертикального шнекового конвейера является актуальной задачей.
Цель работы. Целью диссертационной работы является повышение производительности и уменьшение энергоемкости процессов транспортирования материала вертикальным шнековым конвейером. Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих задач:
анализ условий применения шнековых конвейеров в коммунальном хозяйстве и на предприятиях сферы услуг, изучение их конструкций и требований, предъявляемых к шнековым конвейерам;
изучение результатов ранее выполненных научных исследований вертикальных шнековых конвейеров, определение направлений их дальнейшего развития;
исследование механизма взаимодействия транспортируемого материала вертикального шнекового конвейера с оребренным кожухом;
исследование влияния угла установки ребер кожуха на транспортирующие качества вертикального шнекового конвейера, обоснование рационального значения этого угла;
исследование влияния числа заходов ребер кожуха на производительность вертикального шнекового конвейера;
определение энергоемкости процесса транспортирования материала шнековым конвейером с оребренным кожухом;
разработка усовершенствованной конструкции шнекового конвейера.
Предметом исследования является процесс транспортирования материалов вертикальным шнековым конвейером с оребренным кожухом.
Объектом исследования является вертикальный шнековый конвейер с оребренным кожухом.
Методология и методы исследования. Для решения поставленных в диссертации задач использовался экспериментально-аналитический метод исследований, позволяющий получить результаты, адекватные действительности. При этом реализованы методы планирования эксперимента, математического моделирования, поискового конструирования. Проводились стендовые испытания экспериментальных образцов.
Научная новизна:
теоретически установлено, что оребрение внутренней поверхности кожуха вертикального шнекового конвейера повышает движущую силу транспортируемого материала по спирали;
получена аналитическая зависимость для определения оптимального угла установки ребер на внутренней поверхности кожуха при применении шнеков с различным шагом навивки спирали;
теоретически установлено влияние окружной силы шнека на процесс транспортирования материала, доказано, что при оребрении кожуха окружная сила способствует перемещению материала по спирали.
Практическая ценность:
по результатам исследований разработана оригинальная конструкция вертикального шнекового конвейера;
разработан, изготовлен и успешно испытан в лабораторных условиях опытный образец вертикального шнекового конвейера, который может быть использован в качестве прототипа при проектировании аналогичных конвейеров для различных условий применения.
Достоверность научных положений, выводов и рекомендаций, представленных в диссертации, подтверждается одобренными научной общественностью результатами теоретических и экспериментальных исследований, созданием усовершенствованной конструкции вертикального шнекового конвейера, положительными результатами его испытаний.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались, обсуждались и получили одобрение на научно- технических конференциях Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса (г. Шахты, 2008-2010 гг.), на научно-технических конференциях Шахтинского института (филиала) Южно-Российского государственного технического университета (г. Шахты, 2008-2010 гг.), на V международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (г. Пенза, 2009г.), на Х Международной научно-практической конференции «Теория, методы и средства измерений, контроля b диагностики» (г. Новочеркасск, 2009 г.), на Всероссийской научно-практической конференции «Актуальные проблемы техники и технологии» (г. Шахты, 2010 г.).
Внедрение результатов диссертационной работы.
Результаты исследований внедрены в закрытом акционерном обществе сферы услуг ЗАО «Прогресс», г. Шахты.
Полностью работа обсуждалась и рекомендована к защите на расширенном заседании кафедры «Прикладная механика и конструирование машин» ЮРГУЭС с участием ведущих преподавателей кафедр «Машины и аппараты бытового назначения» и «Математика», а также представителей других вузов и организаций.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 7 работ, в том числе 4 в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получено решение о выдаче патента на изобретение.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, общих выводов, библиографического списка и приложений. Общий объем диссертации составляет 135 страниц текста с рисунками и таблицами.
Диссертация выполнена на кафедре «Прикладная механика и конструирование машин» Южно-Российского государственного университета экономики и сервиса.
